基于香豆素和喹啉母體的小分子熒光化學(xué)傳感器的研究.pdf

1、熒光化學(xué)探針是一種用于檢測(cè)生物體內(nèi)金屬離子、小分子的濃度的重要工具。近年來(lái)，熒光探針獲得了越來(lái)越多的關(guān)注，由于具有靈敏度高、高選擇性、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、實(shí)時(shí)檢測(cè)和好的生物應(yīng)用前景等諸多優(yōu)點(diǎn)，熒光化學(xué)探針成為了一種有效的檢測(cè)工具被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，比如材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及生命科學(xué)等?，F(xiàn)如今，隨著雙光子顯微鏡(TPM)在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究中得到重要應(yīng)用，雙光子熒光探針獲得了越來(lái)越多人的青睞。相比于傳統(tǒng)的單光子熒光探針來(lái)說(shuō)，雙光子熒光

2、探針不僅具有好的空間定位能力，更低的光致毒性和光漂白，而且穿透力更強(qiáng)，能夠應(yīng)用到深層組織的成像中。硫化氫是一種重要的信號(hào)小分子，但同時(shí)硫化氫也是世界公認(rèn)的有毒氣體，生物中的硫化氫通常產(chǎn)生于哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，H2S對(duì)心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)出重要的影響，它參與了生命體各種各樣的生理過(guò)程，因此，檢測(cè)生物體系中的H2S對(duì)于理解硫化氫的生理學(xué)和病理學(xué)功能具有相當(dāng)大的意義。肼作為火箭燃料和低功率單元燃料同時(shí)肼是一種重要的工業(yè)用品，N2H

3、4及其衍生物是一個(gè)高活性基礎(chǔ)和強(qiáng)還原劑，作為一種重要的反應(yīng)物廣泛應(yīng)用于制藥、農(nóng)藥、攝影化學(xué)品、乳化劑和燃料在各種各樣的化學(xué)工業(yè)中，工業(yè)上化學(xué)起泡劑和加熱系統(tǒng)的防腐劑通常也有N2H4的存在。然而，水合肼具有相當(dāng)大的毒性作用，能夠?qū)Ω?、肺、腎臟等帶來(lái)嚴(yán)重的損傷，甚至能夠引起基因突變和癌癥等疾病。雖然沒(méi)有內(nèi)生的水合肼在活細(xì)胞中，但是它容易通過(guò)口試、皮膚接觸或吸入途徑的暴露被吸收從而對(duì)活細(xì)胞造成傷害。因此，對(duì)水合肼進(jìn)行更快速有效的檢測(cè)同樣具有十

4、分重要的研究意義。
　　本文在研究了大量文獻(xiàn)和本課題組工作的基礎(chǔ)上，分別基于香豆素母體和喹啉母體設(shè)計(jì)出了一個(gè)選擇性識(shí)別H2S和N2H4的熒光探針CNHS和TNQ，并且通過(guò)了核磁氫譜(1HNMR)、核磁碳譜(13CNMR)和ESI質(zhì)譜等眾多方式成功表征了探針?lè)肿?。其中，TNQ是基于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)機(jī)理的雙光子熒光化學(xué)探針，不僅可以檢測(cè)液態(tài)水合肼，還能夠很好地應(yīng)用于環(huán)境中水合肼蒸汽的檢測(cè)和生物成像中。TNQ的結(jié)構(gòu)基于6-取代的

5、喹啉，是我們組開(kāi)發(fā)的一個(gè)很好的用于細(xì)胞成像的雙光子熒光結(jié)構(gòu)。我們基于ICT機(jī)理，我們?cè)卩?號(hào)位接上對(duì)羥基苯乙炔，這樣不僅增大了整個(gè)探針?lè)肿拥墓曹楏w系，增加了探針?lè)肿拥碾p光子吸收能力，還由于羥基的供電子能力，實(shí)現(xiàn)了探針的ICT過(guò)程。為了進(jìn)一步增大這個(gè)結(jié)構(gòu)的雙光子吸收截面，我們?cè)龃罅?-取代喹啉的共軛體系，在分子醛基官能團(tuán)與鄰氨基苯硫酚反應(yīng)，形成一個(gè)更大的剛性共軛平面，同時(shí)將醛基保護(hù)起來(lái)也提高了探針的選擇專一性。利用水合肼的脫保護(hù)反應(yīng)，相